具有质轻、价廉、变形大、易编程、弹性模量可调的形状记忆聚合物（Shape memory polymer，简称SMP）在过去的三十年间得到了广泛的研究与发展。目前，已经开发出了形状记忆聚氨酯、形状记忆环氧树脂、形状记忆氰酸酯树脂、形状记忆聚酰亚胺等几种SMP材料。除了开发新品种的SMP外，SMP及其复合材料在建材、纺织品、航空航天、电子、医疗器械、机器人、信息、生活日用品等领域的应用研究也得到了科研学者的广泛关注。以下是我国形状记忆聚合物复合材料研究与发展现状。

图1.SMP在建材、纺织品、航空航天、电子、医疗器械、机器人、信息、生活日用品领域的应用研究实例

近年来，随着科学技术和制造业水平的发展与提高，SMP独特的形状记忆效应和可调谐弹性模量为基于SMP的柔性光/电子器件(SMPFEDs)的研究和应用开辟了新的领域。SMP及其复合材料的新功能和新特性赋予了柔性光/电子器件更多的功能，从而实现一些新的应用。除此之外，4D打印技术的发展为制备具有刺激响应型的复杂三维智能结构件提供了更多的可行性。

近日，哈尔滨工业大学研究团队在材料领域权威期刊《Materials Horizons》上针对SMPFEDs的研究现状发表了题为“The research status and challenges of shape memory polymer-based flexible electronics”的综述文章。该篇综述文章不仅介绍了形状记忆聚合物发光二极管、形状记忆聚合物薄膜晶体管和光学器件等SMPFEDs的应用实例。而且，还讨论了4D打印作为SMPFEDs的潜在制造技术。此外，还详细介绍了SMPFEDs的驱动方法，包括化学驱动、电驱动、磁驱动和光驱动。最后，提出了SMPFEDs的技术挑战和发展方向。

图2.SMPFEDs的SMP材料、制备技术与驱动方法

中国形状记忆聚合物复合材料全球领先

新材料意味着新性能、新工艺和新产品，人类社会每一次技术革命往往都跟材料科技的进步有关。正在长春市举行的第十九届中国科协年会，聚焦国内材料科技创新，在长春国际会展中心特别举办了“先进材料创新专题展”，共展出全国86家单位的184个展项，涵盖了国内在复合材料、骨组织修复材料、节能环保材料等各种新材料的创新研发，令人大开眼界。

碳纤维复合材料“跟跑”世界先进水平

在展厅里最吸引眼球的，要属前不久首飞成功的国产C919大飞机模型。C919材料提供方、中国航天科工集团公司、航天海鹰(镇江)特种材料有限公司负责人介绍说，目前C919后机身后段、后机身前段、副翼、垂尾，采用的都是复合材料。中国大飞机目前还属于‘跟跑’阶段，复合材料的使用占比为20%。中俄合作研制的国产C929飞机，复合材料使用比例将达到50%，到那时，中国会将与国际先进水平处于‘并跑’阶段。

飞机减重是一个永恒的主题，复合材料的使用是重要环节之一。近10年来，我国在碳纤维复合材料上取得了突飞猛进的发展，与国外相比，我们还有很大的进步空间。

中国的复合材料总体上处于第二代水平，国外大约在第三代水平。目前中国正在突破第三代关键技术，但还未实现应用。还需要5到10年的努力，才能与国外处于相当水平。另外，我们在复合材料制造的成本和质量上跟国际先进水平还有差距。一个好材料的应用除了材料本身以外，还跟设计有关系。复合材料设计和金属材料设计完全不一样，金属材料设计就是结构设计，它不涉及材料工艺，复合材料的运用既涉及结构，也涉及工艺，是结构设计和工艺设计的统一，目前我们这方面的人才还比较欠缺。

形状记忆聚合物材料全球领先

说到复合材料，最令人眼前一亮的，还是现场展出的性状记忆复合材料。温度一升高材料就变型，从而实现太空中太阳能帆板自动展开；在太空，同样可以利用材料的记忆功能，通过温度的变化实现手机盖的展开和缩紧；使用复合记忆材料，未来甚至可能生产出可折叠的飞机——这种记忆功能是靠高分子材料本身的功能来实现的，在一定温、光、电条件激励下，材料可以靠自身的记忆呈现某种形态。

据了解，利用智能形状记忆聚合物的主动变形特性，设计研制出的空间展开铰链，具有主动变形、自锁定、成本低、可大尺寸成型等特点。基于形状记忆聚合物复合材料的柔性太阳能电池板已经在2016年发射的实践17号卫星进行了空间展开，是该材料在国内首次实现空间应用，也是国际上首次高轨应用。而且这项技术已经开始酝酿小规模产业化开发，未来在生物医学的心血管支架及外骨固定上将会有广泛的市场开发前景。

多孔磷酸钙陶瓷给股骨头患者带来福音

在展会现场，生物材料展因与人的生命健康息息相关禁不住让人驻足观看，而神奇的“组织诱导性生物材料”则特别吸引着众人的目光。

而股骨头收到损伤或接近坏死，不用换上昂贵的金属股骨头，只需植入一块“多孔磷酸钙陶瓷”，就能打通已经阻断的血液及营养供应，“引诱”断骨或受损的股骨头自动生长直至康复，而所用的陶瓷可以在体内逐渐被吸收，最后彻底消失。

对于骨折，以往医生只能往断骨处植入金属、高分子等材料，腐蚀、排异等情况无法避免，体内会一直有块“异物”，往往需要二次手术。骨诱导性人工骨生物材料目前是世界唯一产品，具有独家性，是中国人的骄傲。在这方面，中国在世界上具有领先水平。

据了解，通过产学研合作，这一技术目前已经实现磷酸钙生物陶瓷骨修复体系列产品规模化制备。应用这一技术，上海贝奥路生物材料有限公司与广州东南大学联合开发出一整套“陶瓷棒微创治疗股骨头无菌技术”，已获得国家科技发明奖。据公司负责人介绍，目前这一技术的临床应用已经有1000多例，有效率达到80%。通过不断分析总结临床实践，有望进一步提高治疗效果。